BAB V ALAT UKUR - Fakultas Teknik – Universitas Darma Persada

BAB V
ALAT UKUR
Blok Ukur Presisi
Berbentuk persegi panjang, bulat atau persegi empat, mempunyai dua sisi
sejajar dengan ukuran yang tepat.
Dibuat dari baja perkakas, baja khrom, baja tahan karat, khrom karbida atau
karbida tungsten.
Digunakan sebagai pembanding pengukur yang teliti untuk mengukur perkakas,
pengukur, die dan sebagai standar laboratorium induk untuk mengukur ukuran
selama produksi. Ketelitian berlaku hanya pada suhu 20 oC.
Contoh ukuran dari blok ukur karbida yang terdiri dari 88 blok :
•
3 blok : 0,5; 1,0; 1,0005 mm
•
9 blok dengan imbuhan sebesar 0,001 mm mulai dari 1,001 hingga 1,009
•
49 blok dengan imbuhan sebesar 0,01 mm mulai dari 1,01 hingga 1,49 mm
•
17 blok dengan imbuhan sebesar 0,5 mm mulai dari 1,5 hingga 9,5 mm
•
10 blok dengan imbuhan sebesar 10 mm mulai dari 10 hingga 100 mm.
Gambar 1. Satu set blok ukur.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
42
Contoh : bila diperlukan standar dimensi sebesar 91,658 maka dilakukan
kombinasi blok seperti tabel berikut :
Blok yang digunakan
Dimensi yang dikehendaki = 91,658 mm
Perseribu
= 1,008
1,008 mm
Sisa
Perseratus
= 90,658
= 1,15
1,15
Sisa
Persepuluh
= 89,5
= 9,5
9,5
Sisa
Satuan
= 80
= 80
Sisa
=
0
80
91,658
Gambar susunan blok :
Gambar 2. Susunan blok ukur hingga mencapai 91,658 mm.
Klasifikasi Alat Ukur
Alat Ukur diklasifikasikan sebagai berikut :
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
43
I. Pengukuran linier
II. Pengukuran sudut
A. Pembacaan langsung
1. Penggaris
2. Perangkat kombinasi
3. Pengukur kedalaman
4. Kaliper Vernir
5. Mikrometer
6. Mesin Ukur
a. mekanik
b. optik
B. Instrumen Pengukur
pembanding
1. Kaliper dan Pembagi
2. Pengukur teleskop
A. Protaktor
B. Batang Sinus
C. Perangkat Kombinasi
D. Blok Pengukur Sudut
E. Kepala Bagi
III. Pengukur Kerataan Permukaan
A. Sipat
B. Perangkat Kombinasi
C. Alat ukur permukaan
D. Meterprofil
E. Optimal plat
IV. Pengukur Serbaguna Khusus
A. Pneumatik
B. Listrik
C. Elektronik
D. Laser
Kaliper Vernier
Gambar 3. Kaliper vernier.
Digunakan untuk mengukur dimensi bagian dalam dan luar suatu benda.
Vernier terdiri dari bilah utama dan bilah pembantu.
Bilah Utama dibagi dalam milimeter. Bilah pembantu dibagi 100.
100 garis pada bilah pembantu sama dengan 49 milimeter pada bilah utama.
Jadi panjang satu garis pada bilah pembantu adalah = 100/49 mm. Bila suatu
garis bilah pembantu berhimpit dengan suatu tanda pada skala utama, maka
harga ukurnya adalah jumlah skala dihitung dari angka 0 x 0,02 mm.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
44
Misal : Garis yang berhimpit pada bilah utama adalah garis keempat seperti
gambar diatas.
Untuk pengukuran dalam :
Skala Utama
= 70 + 8
= 78,00 mm
Vernier
= 4 garis x 0,02
=
ukuran dalam
0,08 mm
= 78,08 mm
Untuk pengukuran luar :
Skala Utama
= 70 + 0
= 70,00 mm
Vernier
= 4 garis x 0,02
=
ukuran dalam
0,08 mm
= 70,08 mm
Mikrometer
Gambar 4. Mikrometer dengan kemampuan ukur dari 0 sampai 25 mm.
Mikrometer mempunyai ketelitian 0,002 mm dan pengukuran bisa dilakukan
dengan cepat.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
45
Mikrometer terdiri dari sekrup yang berskala samapi 50 dimana setiap skala
bernilai 0,01 mm. Disamping itu terdapat skala linier pada barrel yang
mempunyai skala 1 mm untuk bagian bawah dan 0,5 mm untuk bagian atas.
Cara membaca skala pada mikrometer :
Pertama-tama perhatikan bilangan bulat pada skala utama barrel, lalu
perhatikan apakah terbaca skala setengah milimeter pada bagian atas
skala utama (ada kalanya dibawah), dan akhirnya bacalah skala
perseratusan pada lingkaran.
Nilai ukuran dari gambar dibaca sbb :
- Skala utama
= 10 x 1,00 mm = 10,00 mm
- Skala minor
= 1 x 0,50 mm
=
0,50 mm
- Skala pemutar = 16 x 0,01 mm =
0,16 mm
Nilai
= 10,66 mm
Untuk memperhalus pembacaan mikrometer hingga 0,002 mm, barrel
dilengkapi dengan vernir. Skala vernir terlihat pada gambar diatas pada bagian
kanan bawah dimana vernir mempunyai skala dari 0 sampai 10. Setiap garis
vernir mewakili dua perseribuan milimeter (0,002 mm). Untuk membaca
mikrometer vernir perlu diperhatikan skala utama, skala minor dan skala
pemutar, kemudian perhatikan garis vernir mana yang berhimpit dengan garis
skala pemutar.
Dari gambar bagian diatas pada bagian bawah untuk skala mikrometer vernir
bisa dihitung nilai ukuran sbb:
Skala utama
= 10 x 1,00 mm
= 10,00 mm
Skala minor
= 1 x 0,50 mm
=
0,50 mm
Skala pemutar
= 16 x 0,001 mm
=
0,16 mm
Skala vernir
= 3 x 0,002 mm
=
0,006 mm
Nilai
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
= 10,666 mmm
46
Alat Optik
Alat ukur optik mempunyai ketelitian tinggi dan tidak menyentuh benda yang
diukur. Sebuah mikroskop untuk mengukur alat perkakas dapat dilihat pada
gambar dibawah ini dan bayangan pada alat ini tidak terbalik.
Gambar 5. Mikroskop pengukur perkakas.
Bagian yang akan diukur diletakkan pada meja sorong, mikroskop difokuskan
dan benda yang akan diukur diletakkan dibawah garis silang mikroskop. Ulir
mikroskop diputar hingga ujung lainnya berada dibawah garis silang. Selish
antara kedua pembacaan adalah besaran yang diukur. Ketelitian mencapai 1
per 10.000.
Kaliper dan Pembagi
Kaliper digunakan untuk pengukuran kasar, baik untuk permukaan luar maupun
dalam. Alat tidak mengukur secara langsung namun harus dicocokkan dengan
penggaris atau alat ukur lainnya. Kaliper yang digunakan di bengkel adala jenis
kaliper pegas terdiri dari dua kaki dengan pegas yang dilengkapi mur dan baut
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
47
untuk mengencangkannya.
Pembagi terdiri dari dari dua kaki yang lurus
dengan ujung yang tajam dan keras. Alat ini dipakai untuk mentransfer dimensi,
membuat lingkaran dan menggambar bagan.
Bilah Sinus
Gambar 6. Pasangan bilah sinus pada balok ukur untuk mengukur sudut pada benda
kerja.
Digunakan untuk mengukur sudut dengan teliti atau untuk mengukur
kedudukan benda kerja. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan azas
trigonometri. Hasil ukur dicari dengan menggunakan rumus :
s inθ =
h1 − h2
L
Tinggi h1 dan h2 diukur dengan balok ukur.
Pengukur Permukaan
Pengukur permukaan atau pengukur tinggi bisa dilihat pada gambar dibawah
ini. Alat ini bisa digunakan untuk menentukan kesejajaran permukaan dan untuk
menggores ukuran pada bidang vertikal.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
48
Gambar 7. Alat pengukur ketinggian.
Pelat Rata Optik (Optical Flat)
Alat pelat rata optik digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan. Alat ini
terdiri dari lensa datar yang mempunyai kwalitas tembus cahaya yang tinggi
dengan permukaan yang dipolis dengan teliti. Pelat rata optik dibuat dengan
ukuran diameter 25 sampai 300 mm dan ketebalan u1/6 diameternya.
Prinsip kerjanya adalah : pelat diletakkan diatas permukaan yang akan diuji
kerataan permukaannya, berkas cahaya akan dipantulkan dari pelat optik dan
dari permukaan yang diuji. Bila gelombang cahaya sefasa, tampak pita terang,
bila terdapat perbedaan fasa, tampak pita gelap. Bila tebal lapisan udara ½
panjang gelombang atau lebih terjadi efek interferensi. Interferensi antara
berkas sinar yang dipantulkan oleh alas pelat optik dan permukaan benda kerja
menyebabkan terjadinya cincin Newton.
Bila permukaannya tak teratur, pola interferensi menyerupai peta kontur. Bila
pita lurus dan jarak satu sama lainnya sama, serta sejajar dengan garis
singgung maka permukaan benda uji sangat rata.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
49
Gambar 8. Pola interferensi lurus yang dihasilkan oleh pelat optik menandakan bahwa
permukaan benda rata sekali.
Bila pita lurus akan tetapi jarak antara tidak sama atau bila pita melengkung,
permukaan benda uji tidak rata. Jika panjang gelombang cahaya diketahui,
besar penyimpangan dapat dihitung. Cahaya yang digunakan biasanya cahaya
monokromatik seperti helium fluoresen yang akan menghasilkan gambar pita
yang tajam. Setiap pita menunjukkan perbedaan tinggi sebesar 295 nm atau
setengah panjang gelombang helium.
Gambar 9. Pengukuran lengkungan permukaan A. Permukaan cembung, bagian tepi
295 nm lebih rendah. B. Permukaan bagian tengah cekung, 1168 nm lebih rendah.
Gambar 9 diatas memperlihatkan dua benda uji yang diperiksa, sebuah
mempunyai permukaan cekum dan yang lainnya cembung. Gambar A
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
50
memperlihatkan setiap pita berubah kelengkungannya setiap dua interval, hal
ini berarti bahwa benda uji lebih tinggi ditengah sebanyak 2,2 x 295 nm = 650
nm karena kelengkungan pita mengarah ke bagian yang tipis. Pada gambar B
terjadi sebaliknya. Lengkungan empat pita berarti permukaan 4 x 295 = 1168
nm lebih rendah dibagian tengah.
Kekasaran Permukaan
Gambar 10. Karakteristik permukaan dan lambang penandaan nilai maksimum.
Ketidakrataan permukaan diperlihatkan pada gambar diatas.
Alat untuk mengukur ketidakrataan diperlihatkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 11. Alat pengukur permukaan termasuk pencacah transduser, amplifier dan
indikator untuk mengukur kekasaran permukaan. Pembacaan skala
dalam mikron.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
51
Alat tersebut dari jenis pencacah langsung yang mencatat kekasaran
permukaan dalam mikron terhadap ketinggian tertentu yang ditentukan terlebih
dahulu. Perangkat ini terdiri dari pencacah yang mengubah gerak vertikal
menjadi tegangan listrik (volt), mesin penggerak (pilotor) yang menggerakkan
jarum pencacah dan amplimeter. Tegangan yang diterima amplimeter
dibesarkan dan diolah sehingga hasilnyadapat dibaca. Instrumen mencatat
peruabahan kekasaran rata-rata terhadap garis referensi seperti digambarkan
berikut ini.
Gambar 12. Hubungan antara harga rata-rata aritmatik dan akar kuadrat rata-rata
yang digunakan sewaktu menentukan kekasaran permukaan.
Perancang dan produsen berkeinginan untuk membuat produk yang halus dan
rata, namun makin halus permukaan makin tinggi biayanya.
Gambar 13. Harga relatif penyelesaian permukaan.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
52
Harga yang tinggi diakibatkan oleh mahalnya peralatan dan biaya tambahan
untuk pengerjaan dan inspeksi. Biaya pengemasan dan perlindungan
permukaan yang halus selama perakitan dan pengiriman juga tak kalah
tingginya.
Berkas Laser
Karena keunggulan sinar laser dimana sinar laser bisa menempuh jarak yang
jauh tanpa terjadi penurunan kwalitas, maka laser banyak digunakan pada alat
ukur.
Sinar laser bisa mengukur dengan ketelitian sampai 100 nm. Banyak digunakan
untuk menguji kelurusan, kerataan, kesikuan dan kedataran suatu benda.
Laser gas helium-neon banyak digunakan untuk alat ukur inspeksi.
Interferometer laser digunakan untuk mengukur jarak. Alat ini terdiri dari tiga
bagian : sumber energi, kombinasi laser dan interferometer, dan sebuah
retroflektor. Suatu splitter-berkas meneruskan setengah cahaya laser ke
retroflektor dan setengahnya lagi ditujukan ke foto detektor. Cahaya yang
mengenai retroflektor dipantulkan kembali ke interferometer sehingga timbul
garis-garis interferensi yang merupakan pola ukuran jarak.
Sukat (Gages)
Gage atau Sukat adalah alat ukur yang mempunyai bentuk dan ukuran tetap.
Karena itu pada alat ini tidak perlu penyetelan.
Sukat Snap
Sukat ini digunakan untuk pengukuran dimensi luar suatu benda.
Rangka sukat ini berbentuk U dan mempunyai rahang dengan permukaan ukur.
Alat ukur snap ada yang bertipe pas dan bertipe tidak pas.
Kelegaan alat ukur diatas umumnya adalah 10% dari toleransi produk dimana
5% untuk kelegaan produk dan 5% untuk kelegaan aus.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
53
Gambar 14
Sukat Lubang
Gambar 15.
Berbentuk
silinder
dan
digunakan
untuk
mengontrol
ukuran
lubang.
Pengecekan bisa dilakukan pada satu ujung atau pada kedua ujungnya.
Jenis sukat lainnya : sukat ring, sukat tirus, sukat ulir, dan sukat tebal.
Sukat tirus untuk mengecek kemiringan lubang.
Sukat tebal atau pengukur celah digunakan untuk mengecek celah atau
mengukur celah tempat-tempat sempit.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
54
Jam Ukur
Gambar 16. Jam ukur dengan landasan magnet.
Alat ini terdiri dari spindel, jarum penunjuk, piringan yang berskala dan
pemegang. Alat ini digunakan untuk mengukur ketidak telitian dalam
penyebarisan, eksentrisitas dan deviasi permukaan yang seharusnya paralel.
Gerakan spindel akan menggerakan jarum penunjuk. Umumnya jangkauan
gerak spindel sama dengan 2 ½ kali perputaran penunjuk.
Komparator Proyeksi
Gambar 17. Proyektor profil horisontal.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
55
Prinsip kerja komparator proyeksi sama dengan lampu proyeksi. Benda
diletakkan di muka sumber cahaya dan bayangannya akan diproyeksikan pada
layar dengan pembesaran 20 X atau 50 X, atau bahkan sampai 100 X.
Objek yang akan diperiksa diletakkan sedemikian sehingga bila terkena cahaya
bayangan kontur obyek akan terlihat pada layar.
Inspeksi kontur banyak dilakukan pada pembuatan perkakas, die, alat ukur dan
berbagai produk seperti : jarum, gigi gergaji, ulir, perkakas pembentuk, tap dan
roda gigi.
Sukat Pneumatik
Sukat pneumatik menggunakan bantuan udara tekan, dimana pengukuran
dilakukan berdasarkan pencatatan jumlah aliran udara atau dengan mengukur
tekanan udara ketika keluar dari pengukur tersebut.
Spindel udara mempunyai dua lubang kecil yang berhadap-hadapan. Aliran
udara dipengaruhi oleh ruang antara benda kerja dan spindel. Perubahan
dalam aliran dicatat oleh jarum yang telah dikalibrasi dan bisa mencatat sampai
ketelitian seperseratus milimeter.
Gambar 18. Skema cara pengukuran diameter dalam dengan spindel.
Dengan sukat jenis ini bisa dicatat ketirusan, lubang yang tidak bulat sempurna,
atau cacat pada permukaan yang sulit dideteksi dengan pengukur lubang.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
56
Sukat Listrik
Ada dua jenis :
a. menggunakan saklar mikro.
b. indikator jarum dengan dua saklar limit.
Alat dengan saklar mikro digunakan untuk inspeksi benda kerja yang besar
yang mempunyai toleransi 0,05 mm. pemeriksaan dimensi dilakukan dengan
saklar mikro yang disetel dengan bantuan balok ukur pada pelat datar yang
besar. Setiap dimensi yang akan dicek dilengkapi dengan sepasang lampu
merah dan lampu hijau yang artinya apakah dimensi benda lebih atau kurang
dari toleransi yang disyaratkan. Benda kerja memenuhi persyaratan bila kedua
lampu mati.
Pengukur listrik jenis indikator mempunyai dua limit, yaitu limit atas dan limti
bawah. Pemeriksaan listrik jenis indikator mempunyai ketelitian hingga 0,003
mm.
Sukat Elektronik
Skematik pengukuran dengan sukat elektronik :
Gambar 19. Tiga tahap signal pengukuran umum.
bagian detektor transducer menerima sinyal masukan, dan pada bagian
modifikasi tahap kedua sinyal dimodifikasi atau diperkuat untuk seterusnya
ditampilkan pada bagian output.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
57
Beberapa jenis transducer :
Gambar 20. Skema transduser. A. Transformator diferensial linier yang variabel. B.
Pengukuran regangan. C. Tranduser induksi sendiri.
Gambar A. adalah jenis transducer induksi-variabel atau LVDT (linier variable
differential transformer). Output dari transducer ini adalah tegangan bolak-balik
yang besarnya sebanding dengan perpindahan inti didalam kumparan.
Gambar B. adalah pengukur regangan resistansi. Bila balok menerima gaya
tekan, makagaya tersebut akan meregang kawat pengukur. regangan ini
menyebabkan penyusutan dalam penampang sehingga resistansi bertambah.
Perubahan resistansi diolah pada tingkat selanjutnya.
Gambar C. adalah transducer induksi sendiri, dimana disini perubahan panjang
akan mengakibatkan perubahan induktansi sehingga timbul perubahan sinyal
listrik dan untuk selanjutnya diolah pada tingkat berikutnya.
Gambar 29 adalah transducer jenis LVDT dimana digunakan LED sebagai
indikasi pengukuran. Lampu reject menyala bila terdapat penyimpangan dari
toleransi yang disyaratkan.
Pengukuran elektronik mempunyai keunggulan dari pengukuran pneumatik
ataupun mekanik karena mempunyai waktu respon yang singkat. Dan juga
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
58
linieritas transducer lebih baik untuk benda kerja tipis dan halus. Ketelitan
pengukuran elektronik mencapai 0,001 mm.
Gambar 21. Transduser LVDT dan diode LED digunakan tiga kolom elektronik untuk
mengukur tiga dimensi.
Mesin Inspeksi Otomatik
Untuk produksi besar-besaran biasanya digunakan mesin inspeksi otomatik.
Pengukur ditempatkan secara berurutan dalam siklus produksi dan hasil
pengukuran bisa dibaca langsung oleh operator sehingga keputusan bisa cepat
diambil.
Biasanya produk yang lulus uji dan yang tidak lulus uji akan dipisahkan secara
otomatis oleh mesin.
Gambar 22. Inspeksi pneumatik-elektronik otomatik pada blok silinder V-8.
Asyari Daryus - Alat Bantu dan Alat Ukur
Universitas Darma Persada – Jakarta.
59